Bài giảng Tin học đại cương - Chương 1: Giới thiệu chung - Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG BÀI  GIẢNG   TIN  HỌC  ĐẠI  CƯƠNG   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Chương 1. Giới thiệu chung 1.  Thông tin và tin học 2.  Lịch sử máy tính 3.  Phân loại máy tính 4.  Các hệ đếm 5.  Biểu diễn thông tin trong máy tính 6.  Đại số logic 7.  Bài tập Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   1. Thông tin và tin học •  Dữ liệu: chưa mang lại hiểu biết về đối tượng •  Thông tin: dữ liệu sau khi được xử lý, cho ta hiểu biết về đối tượng •  Ví dụ –  Ảnh mây vệ tinh: Dữ liệu –  Bản tin dự báo thời tiết: Thông tin •  Tin học –  Ngành khoa học nghiên cứu các vấn đề thu thập và xử lý dữ liệu để có được thông tin mong muốn, sử dụng máy tính như một công cụ hỗ trợ chính. Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   2.  Lịch  sử  máy  9nh  {1}   •  1937,  Turing,  khái  niệm  về  các  con   số  Nnh  toán  và  máy  Turing.   •  1943-­‐1946,  ENIAC   –  Máy  Nnh  điện  tử  đa  chức  năng  đầu   ,ên.   –  J.Mauchly  &  J.Presper  Eckert.   •  1945,  John  Von  Neumann  đưa  ra   khái  niệm  về  chương  trình  được   lưu  trữ.   •  1952,  Neumann  IAS  parallel-­‐bit   machine.   ENIAC Newman & IAS Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   2. Lịch sử máy tính {2} •  1945 – 1954, thế hệ 1 (first generation) –  Bóng đèn chân không (vacuum tube) –  Bìa đục lỗ –  ENIAC: 30 tấn, 18.000 bóng đèn, 100.000 phép tính/giây. •  1955-1964, thế hệ 2 –  Transitor –  Intel transitor processor •  1965-1974, thế hệ 3 –  Mạch tích hợp (Intergrated Circuit – IC) •  1975, Thế hệ 4 –  LSI (Large Scale Integration), VLSI (Very LSI), ULSI (Ultra LSI). Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   3.  Phân  loại  máy  9nh   •  Personal  Computer  (PC)/ Microcomputer   •  Minicomputer   –  Nhanh  hơn  PC  3-­‐10  lần   •  Mainframe   –  Nhanh  hơn  PC  10-­‐40  lần   •  Supercomputer   –  Nhanh  hơn  PC  50-­‐1.500  lần   –  Phục  vụ  nghiên  cứu  là  chính   –  VD:Earth  Simulator  (NEC,  5104   CPUs,  35.600  GF).   •  Laptop  Computer   •  Handheld  Computer:  Pocket   PC,Palm,  Mobile  devices.   PC Mini Super Mainframe Laptop Handheld Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.  Hệ  đếm   •  Khái niệm •  Hệ đếm cơ số 10 •  Hệ đếm cơ số bất kỳ •  Hệ đếm cơ số 2 •  Hệ đếm cơ số 16 Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.1.  Khái  niệm   •  Hệ đếm –  Sử dụng để đếm (biểu diễn thông tin số) –  Cơ số: Số lượng ký hiệu •  Ví dụ: hệ đếm cơ số 10 –  10 ký hiệu (cơ số 10) : 0..9. –  123789 là một số trong hệ 10. •  Hệ đếm cơ số a –  Có a ký hiệu. Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.2. Hệ đếm cơ số 10 •  Cơ số 10 –  10 ký hiệu: 0,1,2,,9 •  anan-1a0 = an.10n + an-1.10n-1 ++ a0.100 •  123 = 1.102 + 2.101 +3.100 •  Viết: 2004 hoặc 200410 Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.3. Hệ đếm cơ số a bất kỳ •  Sử dụng a ký hiệu để biểu diễn •  Ký hiệu có giá trị nhỏ nhất là ‘0’ •  Ký hiệu có giá trị lớn nhất là a-1 •  Giá trị của chữ số thứ n bằng số đó nhân với giá trị của vị trí –  Giá trị của vị trí = an –  n = vị trí, chữ số đầu tiên có vị trí là n-1 –  Phần thập phân được đánh số âm Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.4. Hệ đếm cơ số 2 •  Sử dụng 2 ký hiệu 0 và 1 •  Binary (nhị phân) •  Biểu diễn thông tin trong máy tính –  Các linh kiện điện tử chỉ có hai trạng thái: •  Đóng hoặc mở (công tắc). •  Có điện hoặc không có điện. •  Số nhị phân = BIT (BInary digiT). •  Viết: 10012 hoặc 1001B Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.4.1.  Chuyển  từ  hệ  2  sang  hệ  10   •  (anan-1a0)B = an.2n + an-1.2n-1 ++ a0.20 •  Ví dụ: –  0B = 0; 10B = 2 –  1001B = 1.23 + 0.22 +0.21 + 1.20 = 9 Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.4.2.  Chuyển  từ  hệ  10  sang  hệ  2   •  D  =  số  cần  chuyển   •  Chia  D  (chia  nguyên)  liên   tục  cho  2  cho  tới  khi  kết   quả  phép  chia  =  0   •  Lấy  phần  dư  các  lần  chia   viết  theo  thứ  tự  ngược  lại   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.4.3.  Chuyển  đổi  số  lẻ  từ  hệ  10  sang  hệ  2   •  Phần  nguyên   –  Chia  liên  ,ếp  cho  2.   –  Viết  phần  dư  theo  chiều  ngược  lại.   •  Phần  phân   –  X  =  phần  phân.   –  Nhân  X  với  2  à  kết  quả:   •  Phần  nguyên  (0,1)   •  Phần  phân   –  Lặp  lại  từ  bước  đầu,  đến  khi  muốn   dừng  hoặc  kết  quả=0.   –  Viết  các  phần  nguyên  theo  đúng   thứ  tự  được  kết  quả.   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.4.4.  Các  phép  toán  trên  hệ  2   •  Phép cộng •  Số âm (số bù hai) •  Phép trừ •  Phép nhân Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Cộng  hai  số  nhị  phân   •  Cộng  có  nhớ  các  cặp  số  cùng   vị  trí  từ  phải  sang  trái   •  Bảng  cộng   •  Ví  dụ   –  1010  +  1111  =  11001   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Số  bù  hai  (số  âm)   •  Số bù một –  Đảo tất cả các bit của một số nhị phân ta được số bù một của nó. •  Lấy số bù một cộng 1 ta được số bù hai của số nhị phân ban đầu. •  Ví dụ: –  B = 1001 –  Bù một của B: 0110 –  Bù hai của B: 0111 Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Trừ  hai  số  nhị  phân  B1  –  B2   •  B1 + bù hai của B1 = 0 (lấy số chữ số = số chữ số của B2). •  Có thể coi bù hai của B2 là số đối của B2. •  B1 – B2 = B1 + bù hai của B2. Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   1010  -­‐  0101   •  Bù một của 0101: 1010 •  Bù hai của 0101 = 1010 + 1 = 1011 •  1010 – 0101 = 1010 + 1011 = 0101 (chỉ lấy 4 bit kết quả !!!) Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Nhân  hai  số  nhị  phân   •  Nhân  từ  phải  qua  trái  theo   cách  thông  thường   •  Bảng  nhân   •  Ví  dụ   1011  x  101  =  110111   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Chia  hai  số  nhị  phân   •  Sau khi đã biết cách nhân, cộng, trừ các số nhị phân, hãy thử tưởng tượng ra cách chia số nhị phân giống như số hệ 10. •  Ví dụ:11101/101=101, dư 100. Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.5.  Hệ  đếm  cơ  số  16  (Hexa)   •  Sử dụng 16 ký hiệu: –  0..9 –  A,B,C,D,E,F •  Viết 1AFH hoặc 1AF16 hoặc 1AFH •  AH = 10 •  FH = 15 •  10H = 16 Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.5.1.  Chuyển  đổi  hệ  16  và  hệ  10   •  Từ hệ 10 à hệ 16 –  Thực hiện chia liên tiếp cho 16 –  Lấy phần dư viết ngược lại •  Từ hệ 16 à hệ 10 –  (anan-1a0)H= an.16n + an-1.16n-1 ++ a0.160 Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   4.5.2.  Chuyển  đổi  hệ  16  và  hệ  2   •  Một  chữ  số  hệ  16  tương  đương   4  BIT  của  hệ  hai   –  1H  =  0001B   –  FH  =  1111B   •  Xem  bảng  chuyển  đổi  các  hệ   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Hệ  16  à  hệ  2   •  Căn  cứ  vào  bảng  chuyển  đổi,  thay  thế  1  chữ  số  của  số   hệ  16  bằng  4  bit  nhị  phân.   •  Ví  dụ:   –  AH    =  1010B   –  7H    =  0111B   à  A7H  =  1010  0111B   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Hệ  2  à  hệ  16   •  Nhóm  4  bit  một  từ  phải  sang  trái  rồi  căn  cứ  vào  bảng  chuyển   đổi,  thay  thế  bằng  chữ  số  tương  ứng  trong  hệ  16.   •  Ví  dụ:      1111010B    =    0111    1010B    =    7AH   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   5. Biểu diễn thông tin trong máy tính •  Cách biểu diễn •  Đơn vị thông tin •  Mã hoá Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   5.1.  Cách  biểu  diễn   •  Thông  ,n  trong  máy  Nnh   được  biểu  diễn  dạng  nhị  phân   •  Ví  dụ:   –  5  bit  biểu  diễn  được  32  trạng   thái.   –  5  bit  có  thể  dùng  để  biểu  diễn   26  chữ  cái  A..Z.   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   5.2.  Đơn  vị  thông  jn   •  BIT   –  Chỉ  nhận  giá  trị  0  hoặc  1   •  1Byte  =  8  BIT   •  1KB  =  210  Bytes                  =  1024  Bytes   •  1MB  =  1024  KB   •  1GB  =  1024  MB   •    Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   5.3.  Mã  hoá   •  Dù thông tin lưu trữ ở đâu cũng cần có quy luật để hiểu nó à mã hoá. •  Ví dụ –  Mã SV: 20041021234 •  2004: Vào trường năm 2004 •  102: Mã ngành •  1234: Số hiệu sinh viên –  Phòng: B209 (Nhà B - Tầng 2 - Phòng 09) –  Biển số xe, •  Mã hoá phải “rõ ràng” và “đầy đủ” Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Mã  hoá  trong  máy  9nh   •  Sử dụng số nhị phân •  Độ lớn của mã = số bit sử dụng để mã hoá •  Quy luật hiểu được mã nhị phân •  Ví dụ: Sử dụng 5 bit để mã hoá chữ cái hoa A..Z (26 chữ cái) –  00000 ß A –  00001 ß B –  –  11001 ß Z –  11001 – 11111: chưa sử dụng Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   ASCII   •  ASCII (American Standard Code for Information Interchange) •  Dùng 8 bit để mã hoá các chữ cái. •  Mỗi chữ cái được gọi là một ký tự. •  Mã hoá được 28 = 256 ký tự. –  0à31,127: Các ký tự điều khiển –  32à126: Các ký tự thông thường –  128à255: Các ký tự đặc biệt Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Unicode •  Sử dụng nhiều hơn 8 bit (2,3,4, Bytes) để mã hoá ký tự. •  2 Bytes mã hoá được 216 = 65536 ký tự. •  Hầu hết các chữ cái của các nước trên thế giới –  Việt Nam –  Trung Quốc –  Nga, Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6. Đại số logic •  Mệnh đề logic •  Biến logic •  Hằng, biểu thức, hàm logic •  Các toán tử logic •  Mạch logic Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.1. Mệnh đề logic •  Khẳng định hay phủ định một sự kiện hay vấn đề •  Chỉ đúng hoặc sai –  Đúng – TRUE (1) –  Sai – FALSE (0) •  Ví dụ –  “Con voi to nặng hơn con kiến bé” là mệnh đề đúng. –  “Rửa bát đi!” không phải mệnh đề. –  “Hổ là động vật ăn cỏ” là mệnh đề sai. Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.2. Biến logic •  Là biến đại diện cho đại lượng logic. •  Chỉ có thể nhận một trong hai giá trị: –  Đúng (TRUE), hoặc –  Sai (FALSE) •  VD 1: X = “M là số âm.” –  Khi M là số âm: X = TRUE –  Ngược lại, X = FALSE •  VD2: Y=“Hôm nay trời đẹp.” –  Giá trị của Y thay đổi theo ngày. Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.3.  Hằng,  biểu  thức  và  hàm  logic   •  Hằng logic –  Có giá trị xác định –  Giá trị đó là TRUE hoặc FALSE –  Ví dụ: “2>3” là một hằng logic nhận giá trị FALSE •  Biểu thức, hàm logic –  Sự kết hợp của hằng, biến và toán tử –  Toán tử: và, hoặc, –  Ví dụ: “m≥3” và “m≤5” Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.4. Toán tử logic •  Là các phép toán với các mệnh đề, hằng, biến logic. •  Các toán tử cơ bản: –  NOT –  AND –  OR –  XOR Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.4.1.  Toán  tử  “PHỦ  ĐỊNH”   •  Ký  hiệu:  NOT   –  NOT  X   •  Gọi  tên   –  PHỦ  ĐỊNH   •  Ví  dụ   –  NOT  (“2>3”)  =  TRUE   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.4.2.  Toán  tử  “VÀ”   •  Ký  hiệu:  AND   –  X  AND  Y   •  Gọi  tên   –  VÀ   –  HỘI   •  X  AND  Y  chỉ  đúng  khi  cả  X  và   Y  cùng  đúng.   •  Ví  dụ   –  “2>3”  AND  “3=4-­‐1”  nhận  giá   trị  FALSE   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.4.3.  Toán  tử  “HOẶC”   •  Ký  hiệu:  OR   –  X  OR  Y   •  Gọi  tên   –  HOẶC   –  TUYỂN   •  X  OR  Y  chỉ  sai  khi  cả  X  và  Y   cùng  sai.   •  Ví  dụ   –  “2>3”  OR  TRUE  nhận  giá  trị   TRUE   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.4.4.  Toán  tử  “HOẶC  LOẠI  TRỪ”   •  Ký  hiệu:  XOR   –  X  XOR  Y   •  X  XOR  Y  sai  khi  X  =  Y   •  Ví  dụ   –  “2>3”  XOR  TRUE  nhận  giá  trị   TRUE   –  FALSE  XOR  “2>3”  nhận  giá  trị   FALSE   Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   Thứ  tự  ưu  jên  các  phép  toán   1.  Dấu ngoặc ( ). 2.  NOT, dấu trừ (-). 3.  *, /, DIV, MOD, AND. 4.  +, -, OR, XOR. 5.  =, , >, >=, <, <=. Khoa  Công  nghệ  thông  ,n  –  Học  viện  Nông  nghiệp  Việt  nam   Bài  giảng  Tin  học  đại  cương   6.5.  Mạch  logic   •  Mạch điện tử –  Tín hiệu điện –  TRUE: hiệu điện thế ≥ mức •  Đầu vào –  Hằng, biến logic •  Đầu ra –  Kết quả phép toán, hàm •  Các mạch cơ bản –  NOT –  AND –  OR –  XOR